可编程的聚电解质电开关制造技术

一种装置，例如电开关包括在基底（１２）上的第一固体电极（１４）、在一部分第一固体电极（１４）上方的聚电解质层（１８）、在一部分聚电解质层（１８）上的第二固体电极（１６），和在所述部分第一固体电极（１４）上的锚定层（２６）。聚电解质层（１８）化学键合到锚定层（２６）上或具有小于约２０纳米的厚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电开关以及制造和操作电开关的方法。 相关技术论述这部分介绍了可以有助于更好理解本专利技术的方面。因此，这部分的 论迷要照这样解读。这部分的论述不应被理解为承认什么是现有技术或 什么不是现有技术。有意义的研究活动已致力于制造具有小的橫向特征尺寸的传统电路器件。相当多的努力已投入于制造具有小于约0.5微米的橫向特征尺 寸的电开关和晶体管。有意义的研究活动也已致力于制造其中有源层是有机性质的传统 电路器件。在这类器件中，金属固体电极与有源有机层之间界面处的作 用可以控制该器件的电特性。概迷电开关的一些实施方案具有表现出记忆性能的有源有机沟道。该记 忆性能使控制电压能在基本导电和基本不导电状态之间切换有源有机 沟道。该记忆性能能使有源有机沟道在移除控制电压后保持导电和非导 电状态。一个实施方案展现了一种方法，其包括在基底上提供第一固体电 极，在一部分第一固体电极上方形成聚电解质层，和在一部分聚电解质 层上形成第二固体电极。形成聚电解质层的行为包括使该层的聚合物分 子化学键合到接合区域上。另一实施方案展现了一种方法，其包括在基底上提供第一固体电 极，在一部分第一固体电极上方形成聚电解质层，和在一部分聚电解质 层上形成第二固体电极。该聚电解质层在第一和第二固体电极之间具有 小于约20納米的厚度。在上述方法的一些实施方案中，形成第二固体电极的行为在该部分 第一固体电极上方的聚电解质的大分子单层上产生第二固体电极。在上迷方法的一些实施方案中，形成聚电解质层包括使该层的聚合物分子化学键合到在该部分第一固体电极上的锚定层上。在一些实施方案中，上迷方法包括用包含金属离子或铵阳离子或包 含吡咬、胺、苯胺、吡啶衍生物和苯胺衍生物之一的溶液处理聚电解质 层。在一些实施方案中，上迷方法包括在基底上表面上集成荫罩。 在上迷方法的一些实施方案中，聚电解质层的形成产生厚度小于约12納米的层。另一实施方案展现了一种装置，其包括在基底上的第一固体电极、 在一部分第一固体电极上方的聚电解质层、在一部分聚电解质层上的笫 二固体电极和在该部分第一固体电极上的锚定层。聚电解质层化学键合 到该锚定层上。另一实施方案展现了一种装置，其包括在基底上的第一固体电极、 在一部分第一固体电极上方的聚电解质层和在一部分聚电解质层上的 第二固体电极。在两个固体电极之间，聚电解质层具有小于约20纳米 的厚度。该装置可以包括位于第一固体电极上的锚定层，其中聚电解质 层化学鍵合到该锚定层上。在上迷装置的一些实施方案中，聚电解质层是聚电解质分子的大分 子单层。在上迷装置的一些实施方案中，所迷层进一步包括金属阳离子、铵 阳离子、吡啶、胺、苯胺、吡啶衍生物或苯胺衍生物。在上述装置的一些实施方案中，所迷聚电解质层在两个固体电极之 间具有小于约12纳米的厚度。在上迷装置的一些实施方案中，所迷层具有的导电性可通过跨过固 体电极施加电压来在相对高导电性和低导电性状态之间反复切换。附图简迷附图说明图1是表现出记忆行为的双端电开关的截面图2显示了图1的双端电开关的具体实施方案；图3示意性显示了表现出记忆行为的双端电开关，例如图2中的电 开关的电流/电压(1/V)特性；图4示意性显示了具有记忆行为的双端开关，例如图2中的电开关 的接通-状态1/V特性；图5显示了具有记忆行为的电开关，例如图2中的电开关，在其中的聚电解质层的各种化学处理后的1/V特性；图6是显示表现出记忆行为的双端电开关，例如图1-2中的电开关 的操作方法的流程图7是显示具有聚电解质沟道的双端电开关，例如图1和2中的电 开关的制造方法的流程图；且图8显示了可用于制造图2的电开关的具体实施方案的荫罩结构的 布置。在附图和文本中，类似参考数字表示具有类似功能的元件。 在附图中， 一些元件的相对尺寸可能被放大以更清楚显示其中的一 个或多个结构。在本文中，术语聚电解质是指本身是电解质的聚合物。聚电解质具 有带有在溶剂中可电离产生盐的官能团的聚合物分子。在本文中，通过附图和示例性实施方案详述更充分描述各种实施方 案。但是，本专利技术可以具体体现为各种形式并且不限于附图和示例性实 施方案详述中所述的实施方案。示例性实施方案详述图1显示了滞后型电开关10,即表现出记忆行为的开关的一个实施 方案。该开关包括基底12、底部和顶部固体电极14， 16和聚电解质层 18。这两个固体电极14, 16和聚电解质层18位于基底12的上表面13 上方。聚电解质层18介于顶部和底部固体电极14, 16之间并与它们邻 近，并且在一些实施方案中可以化学鍵合到底部固体电极14上方或其 上的接合区域上。在电开关10中，基底12提供物理支撑。基底12可以是例如结晶 半导体，例如传统的p、掺杂、n--掺杂、或未掺杂的结晶硅；传统的介 电基底，例如石英玻璃基底；或多层电介质和/或半导体。基底12可以 包括例如提供与电开关10电绝缘的介电层。在电开关10中，各固体电极M， 16可以是金属层、金属多层、或 另一良导体结构。例如，底部固体电极14可以是例如金(Au)和钛(Ti)的 传统金属多层，且顶部固体电极16可以是例如Au层。这种Ti层可以 有助于将底部固体电极14粘贴到基底12的上表面13上。或者，底部 固体电极14可以是重掺杂的半导体层或基底12的导电区域。在电开关10中，聚电解质层18包括散布的聚合物分子20，其基本填满垂直介于底部和顶部固体电极14， 16之间的区域。该聚合物分子 20与各固体电极14, 16接触或邻近，例如与各固体电极14, 16相距小 于3納米(nm)，优选小于1.5納米。示例性聚电解质层18可以是厚度为 约5納米至20納米，例如小于12納米，或甚至约8纳米的大分子单层。在聚电解质层18中，散布的聚合物分子20使该层18在固体电极 14上方的区域中不会被气相沉积的金属渗透。示例性聚电解质层18包 括聚合物分子20的致密填充体，例如纠缠的聚合物丛(brushes)。这种聚 合物分子20的致密填充体可以降低产生垂直空隙的风险，否则，这种 空隙可能在顶部固体电极16的制造过程中产生电短路。在聚电解质层 18中，在顶部固体电极14上方的区域中，任何垂直空隙的直径优选小 于约5纳米，更优选小于约1纳米。更通常，聚合物分子20的致密填 充体使该聚电解质层18不会被气相沉积在其表面上的金属渗透。在聚电解质层18中， 一部分或所有聚合物分子20包括沿其长度分 散的一种或一种以上可电离官能团和/或离子官能团。可电离官能团和/ 或离子官能团可以是例如羧酸基团或其离子。聚合物分子20的示例性 物类是聚丙烯酰胺-聚丙烯酸(PAm-PAAc)的共聚物和/或其部分或完全 阴离子。这类PAm-PAAc共聚物可以具有50%至100数量％的聚丙烯酸 (PAAc)单体和/或其离子，并可以具有50%或更少数量百分比的聚丙烯 酰胺(PAm)单体。在聚电解质层18中，可以存在一定密度或分散度的一种或多种添 加刑，并可以包括或不包括一定密度的水或水蒸汽。该添加剂可以包括 可以与聚电解质形成盐的化合物，或可以包括牢固地氢键合到羧酸上的 有机化合物。可以与聚电解质形成盐的示例性化合物包括如苯胺的化合 物和离子。该离子可以是阳离子，如铵阳离子，例如NH4+、 N(CH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　在基底上提供第一固体电极；　在一部分第一固体电极上方形成聚电解质层；和　在一部分聚电解质层上形成第二固体电极；且　其中形成聚电解质层的行为包括在第一固体电极上形成锚定层并使聚电解质层的聚合物分子化学 键合到锚定层上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-9-1 11/514,4831.一种方法，包括在基底上提供第一固体电极；在一部分第一固体电极上方形成聚电解质层；和在一部分聚电解质层上形成第二固体电极；且其中形成聚电解质层的行为包括在第一固体电极上形成锚定层并使聚电解质层的聚合物分子化学键合到锚定层上。2. 权利要求1的方法，其中形成第二固体电极的行为在聚电解质的大分子单层上产生第二固体电极。3. 权利要求1的方法，其中形成聚电解质层的行为包括由丙烯酸分 子和/或由丙婦酸盐形成聚合物分子。4. 权利要求l的方法，进一步包括用包括金属阳离子或铵阳离子的离子溶液处理聚电解质层。5. 权利要求1的方法，其中聚电...

【专利技术属性】
技术研发人员：O塞多伦科，NB日特内夫，
申请(专利权)人：卢森特技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]